数值模式与统计模型相耦合的近岸海浪预报方法

针对数值模式和统计模型预报近岸海浪存在的局限性,构建了数值模式和统计模型相耦合的近岸海浪预报框架,在模式计算格点和近岸预报目标点之间定义一个海浪能量密度谱传递系数,通过经验正交函数分解和卡尔曼滤波方法建立传递系数的统计预报模型并与数值模式进行耦合。经过对近岸波浪观测站1a的预报试验表明:该方法能够提高近岸海浪有效波高预报精度,有效波高的均方根误差降低了约0.16m,平均相对误差降低约9%。进一步试验和分析发现,该方法的预报有效时间小于24h,将海浪能量密度谱经过分解后得到的基本模态反映了近岸波侯的主要特征,海浪能量密度谱传递系数的变化体现了波侯的季节变化特点。

近岸台风浪的嵌套数值模式

本文将混合数值海浪模式与第三代海浪模式结合起来研究近岸台风浪。在西北太平洋及中国海域采用混合数值海浪模式预报海浪，而在近岸台风区域采用包括海底绕射项的ＷＡＭ模式，该小区域的浪边界条件由大区域上得到的计算结果提供。我们建立的数值近岸台风浪预报系统。既利用了混合海浪模式节省计算机时的优点，又用细网格的ＷＡＭ模式抓住了近岸海底地形对海浪的作用．该模式的后报结果表明，模式计算的近岸台风浪与台站的实测资料符合较好，为我们进行近岸台风浪的准确数值预报提供了有力的手段。

基于浅水海浪数值模型的近岸海浪仿真

针对航海模拟器中视景仿真的要求,对海浪进行实时仿真.在分析近岸水波模拟中几何合成法和物理方法的基础上,提出一种利用浅水海浪SWAN数值模型的近岸海浪仿真方法.该方法基于Gerstner海浪波形,通过对需要模拟水域进行水深数据采集,应用SWAN对网格化水深数据进行相应的计算,得到近岸海域的波高、相位以及频率数据.通过采样得到Gerstner波形所需参数进行合成.基于GPU实现了LOD海面的几何绘制和光学效果.实验表明,该方法在满足近岸水波数值特性的同时,绘制方法简单且速度快,能够满足航海模拟器近岸航行训练的需求.

用SWAN模型模拟近岸波破碎

用SWAN波浪模型模拟了波谱在近岸区的演化。在SWAN模型中用“文氏谱”作为输入谱进行数值造波,模拟了不规则波的破碎过程。通过与实验结果和其它波浪模型的计算结果的对比说明,利用“文氏谱”,SWAN模型能够正确地模拟近岸海域不规则波浪的破碎过程。

强台风作用下近岸海域波浪-风暴潮耦合数值模拟

强台风作用会在近岸海域形成狂风、巨浪、风暴潮等极端环境,严重威胁跨海桥梁等近海工程结构安全。该研究采用Holland模型风场叠加宫崎正卫移行风场和ERA-Interim风场模拟台风风场,探讨了不同的最大风速半径经验公式对风场的适用性,同时驱动SWAN+ADCIRC波流耦合模式,模拟了强台风"玛莉亚"下台湾海峡及近岸海域波浪-风暴潮的发展过程,并分析了近岸海域波浪、风暴潮的分布特点。为证明方法的可行性和准确性,采用风、浪实测资料对数值模拟结果进行了验证。研究结果表明,叠加风场和TPXO潮汐模式共同驱动的SWAN+ADCIRC波流耦合模式,可以较好地模拟台风期间近岸海域波浪-风暴潮的生成与发展过程。

舟山群岛海域近十年波浪能资源评估

海洋波浪能资源储量巨大,前景广阔,充分做好波浪能评估工作有助于产业开发规划和能源持续供给。基于舟山近海单点长时间浮标观测资料,参考国际电工委员会海洋能技术委员会发布的波浪资源评估方法和技术规范(IEC TS 62600-101),应用第三代近岸海浪谱模型SWAN(simulating waves nearshore)验证并执行了舟山群岛海域近10年的波浪场模拟计算,生成包括6项IEC评估参数在内的可用于描述资源分布特征的高精度波浪数据集,进而对舟山海域波浪能资源进行了详细的分析和评估。研究表明,舟山群岛海域的波浪能资源受岛屿遮蔽的影响严重且季节性特征明显,资源量在空间上大致呈东高西低的分布状态;马鞍列岛东南岸、中奎岛东岸以及岱山-东福山岛屿群东半部分沿岸均为不错的波能开发选址地,后者最为理想。10年高精度波浪信息数据集可为舟山群岛的波浪能资源开发提供有价值的参考。

台湾岛邻近海域台风浪模拟分析

本文概略介绍了目前国际上较为先进的第三代近岸海浪数值模式SWAN(SimulationWavesNearshore)及风生浪、底摩擦、白帽耗散、深度诱导波破碎、非线性波 波相互作用等物理过程 ;在此基础上 ,以较高的分辨率对袭击台湾岛邻近海域的 90 15、8616号台风浪过程进行了模拟分析 ;台风浪高模拟值与实际台风浪资料相符较好 ,可以为该海域台风浪的模拟提供较好的参考。

台湾岛邻近海域台风浪的模拟研究

基于目前国际上较为先进的第三代近岸海浪数值模式 SWAN（Simuation Waves Near-shore）,在充分考虑相关物理过程（风生浪、底摩擦、白帽耗散、深度诱导波破碎、非线性波-波相互作用）基础上,以较高的分辨率对影响台湾岛邻近海域的9015号台风浪过程进行了模拟研究。模式所需风场由藤田台风风场模型同化相应台风资料后提供;用自嵌套方式提供模式波谱边界条件。模拟结果与实际台风浪资料相符较好。台风过程模拟结果表明:台风中心位于台湾岛邻近海域的不同位置,台风浪有效波高的分布特征和传播方向都有着较大的差异,可以为整个台湾岛邻近海域台风浪分布特征的了解与认识提供较好的参考。

湛江港邻近海域台风浪的模拟研究

对第三代近岸海浪数值模式 SWAN及包含的物理过程进行了简要介绍 ,利用该模式对影响南海湛江港海域的二次台风浪过程进行了模拟研究 :由藤田台风风场模型同化相应时刻的台风要素、NCAR/ NCEP网格点资料、单站观测资料后 ,提供模式所需风场 ;利用自嵌套的方式 ,提供模式波谱边界条件 ;两次模拟结果与实际海浪观测资料相符较好 ,可以为该海域台风浪的模拟预报提供较为重要的参考。

湛江港海域台风浪分布特征模拟

利用物理过程考虑得较全面的第三代近岸海浪数值模式 ( SWAN) ,模拟了湛江港海域一次台风浪过程。结果表明 :台风风场直接决定了海浪的分布特征。在台风场的驱动下 ,风向与浪向基本上是一致的 ,并且波高、波长与周期的发展和传播方向与风向也是一致的 ;风速的大小决定了波高、波长与周期的大小。此外 ,海浪的分布特征受台风中心的位置和移动路径影响较大 ,当台风中心位于湛江港海域的不同位置时 ,台风浪有效波高、波长与周期的分布特征及传播方向都有着较大的差异 ,可以为湛江港海域台风浪的预报提供借鉴。